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DUNKLE MATERIE
Zwerggalaxien bleiben rätselhaft
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Wien
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12. Juni 2014

Unsere Milchstraße und auch die Andromedagalaxie sind von Systemen aus Zwerggalaxien umgeben, die den Forschern schon seit einiger Zeit Kopfzerbrechen bereiten. Ihre Verteilung könnte nämlich dem allgemein akzeptierten kosmologischen Modell widersprechen. Eine Studie liefert jetzt ein neues Geburtsszenario für diese Satellitengalaxien.

Simulation

Das filamentartige kosmische Netz aus Dunkler Materie in der  Millennium-Simulation. Bild: The Millennium Simulation Project

Kosmologen berufen sich zur Erklärung vieler dynamischer Phänomenen auf die Existenz der sogenannten Dunklen Materie. "Dennoch ist bislang nicht direkt nachgewiesen, dass es diese rätselhafte Substanz überhaupt gibt", erläutert Gerhard Hensler, Astrophysiker an der Universität Wien. Und nicht nur er ist überzeugt davon, dass selbst wenn es sie gäbe, sich längst nicht alle Abweichungen oder Widersprüche zwischen den Messungen und den theoretischen Vorhersagen beseitigen lassen würden.

Ein Beispiel dafür sind die Zwerggalaxien: Das heute unter den meisten Astrophysikern akzeptierte Standardmodell, das sogenannte "Lambda Cold Dark Matter Model" (CDM) besagt, dass Satellitengalaxien, die als massearme Systeme große Muttergalaxien wie die Milchstraße und die Andromedagalaxie umgeben, bestimmte Eigenschaften zeigen sollten: "Die leuchtenden Sternsysteme müssen selbst in CDM eingebettet sein, zu Tausenden weit verteilt und unorganisiert die Muttergalaxien umlaufen", so Marcel Pawlowski von der Case Western Reserve University in Cleveland. "Wir beobachten aber etwas anderes: Die Satellitengalaxien sind auf riesige Scheiben konzentriert und bewegen sich darin in die gleiche Richtung, so wie die Planeten die Sonne umkreisen. Dieser Befund ist unerwartet und stellt ein wirkliches Problem dar."

Um die Milchstraße herum sind die Satellitengalaxien in einer fast polaren, dünnen, sogenannten "Disk of Satellites" (DoS) angeordnet und bilden mit Sternhaufen und Sternströmen die "Magellansche Ebene", die die Autoren "Vast Polar Structure" nennen. Um Andromeda liegt die Hälfte aller Satelliten in dem "Great Plane of Andromeda".

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Pawlowski und sein Team aus sechs verschiedenen Ländern haben sich in ihrer Studie nun mit einem anderen, ebenfalls aus dem CDM-Szenario stammenden Prozess auseinandergesetzt, von dem drei verschiedene internationale Autorenteams schließen, dass diese planare Verteilung der Satelliten doch mit dem Standardmodell vereinbar ist. Hierbei geht es darum, dass einzelne Strömungen, "Streams", aus Dunkler Materie auftreten, die in die Gravitationssenken von Galaxien bis zu Galaxienhaufen einfallen und somit auch aus Gas bestehen und hypothetisch Zwerggalaxien produzieren sollten. Es wird heute angenommen, dass alle Scheibengalaxien, wie unsere Milchstraße, auf diese Weise ihre Rotation erhalten haben.

"Als wir die Simulationen unter Benutzung der Daten dieser anderen Arbeiten mit den Beobachtungen verglichen, fanden wir eine grundlegende Diskrepanz", berichtet Pawlowski. Am Computer simulierte Beobachtungsmodelle um Tausende milchstraßenähnliche Objekte in kosmologischen Simulationen zeigten den Autoren nur einen Fall aus Tausenden, der der beobachteten Satellitenverteilung um die Milchstraße entspricht.

"Die Wahrscheinlichkeit, das gleiche Phänomen um zwei nahe Galaxien, also Milchstraße und Andromeda, vorzufinden, ist sogar geringer als 1:100.000", erklärt Hensler. Die Forscher halten daher die Schlussfolgerungen ihrer Kollegen in den vorangegangenen Studien für falsch und schlagen für die Satellitensysteme ein anderes Entstehungsszenario vor: Die Kollision zweier großer Galaxien sehr früh im Universum.

"Von 'heutigen' Galaxienkollisionen und -verschmelzungen wissen wir, dass weite Gezeitenarme entstehen, in denen Gas und Sterne herausgerissen werden, wobei das Gas zu kleinen Galaxien klumpen und neue Sterne entstehen lassen kann. Diese Gezeiten-Zwerggalaxien bewegen sich zwangsläufig in einer gemeinsamen Bahnebene, bergen aber viele Geheimnisse“, erklärt Hensler.

Die Forschung rund um die Zwerggalaxien könnte also deutliche Konsequenzen für unser physikalisches Bild vom Universum haben. Die mögliche Koexistenz von zwei Typen von Zwerggalaxien, die wir heute beobachtungsmäßig aber nicht kennen, nämlich die einen mit CDM und die anderen ohne, sei "ein gravierender Konflikt", so Hensler.

Über ihre Resultate berichteten die Forscher in der Wissenschaftszeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.  

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siehe auch
Zwerggalaxien: Wie die kleinsten Galaxien wachsen - 24. Februar 2014
M31: Die Zwerggalaxien von Andromeda - 15. Januar 2013
Galaxien: Zwei neue Gezeitenströme um Andromeda - 19. Januar 2010
Andromeda: Galaktischer Kannibalismus entlarvt - 3. September 2009
Spitzer: Andromeda von Zwerggalaxie durchlöchert - 26. Oktober 2005
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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